哈工大機械設(shè)計大作業(yè)軸系設(shè)計

1、Harbin Institute of Technology大作業(yè)設(shè)計說明書課程名稱： 機械設(shè)計 設(shè)計題目： 軸系部件設(shè)計 設(shè)計時間： 2017.12 哈爾濱工業(yè)大學(xué)設(shè)計任務(wù)原始數(shù)據(jù)如下：有沖擊，室內(nèi)工作，機器成批生產(chǎn)方案（KW）軸承座中心高H（mm）最短作年限L工作環(huán)境5.1.2496010021803年3班室外、有塵一選擇軸的材料、熱處理方式因傳遞功率不大，并對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用45號鋼，調(diào)制處理。二.按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑由大作業(yè)四P=3.84KW，n =480r/min，對于轉(zhuǎn)軸，扭轉(zhuǎn)強度初算軸徑，查參考文獻(xiàn)1表10.2得C=106118，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，故取 C=10

2、6，則其中P軸的傳遞功率n軸的轉(zhuǎn)速C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)由于考慮到軸的最小直徑處要安裝大帶輪或小齒輪有鍵槽存在，故將其擴大為1.05倍，得，按標(biāo)準(zhǔn)GB2822-81的R10圓整后取d=25mm。三設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)3.1確定機體和軸的結(jié)構(gòu)形式箱體內(nèi)無傳動件，不需經(jīng)常拆卸，箱體采用整體式。由軸的功能可知，該軸應(yīng)具有帶輪、齒輪的安裝段，兩個軸承的安裝段以及兩個軸承對外的密封段，共7段尺寸。由于沒有軸向力的存在，且載荷、轉(zhuǎn)速較低，故選用深溝球軸承。由于傳遞功率小，轉(zhuǎn)速不高，發(fā)熱小，故軸承采用兩端固定式。由于軸轉(zhuǎn)速較低，且兩軸承間無傳動件，所以采用脂潤滑、毛氈圈密封。確定軸的草圖如圖1所示：圖1 確定

3、軸的草圖3.1階梯軸各部分直徑的確定1) 軸段1和7軸段1和軸段7分別安放大帶輪和小齒輪，所以其長度由帶輪和齒輪輪轂長度確定，而直徑由初算的最小直徑得到。所以，。2) 軸段2和6軸段2和軸段6的確定應(yīng)考慮齒輪、帶輪的軸向固定和密封圈的尺寸。由參考文獻(xiàn)3圖10.9計算得到軸肩高度由參考文獻(xiàn)3表14.4取氈圈油封直徑，取軸徑。3) 軸段3和5軸段3和軸段5安裝軸承，最終尺寸由軸承確定。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，沒有軸向力，但考慮到有較大的徑向力，故選用深溝球軸承。初算軸徑 由參考文獻(xiàn)3表12.1選軸承6307，外形尺寸d=35mm，D=80mm，B=21mm，安裝尺寸da=44mm，Da=71mm。故確定

4、軸徑 。4) 軸段4軸段4在兩軸承座之間，其功能為定位固定軸承的軸肩，故。3.2階梯軸各軸段長度及跨距的確定1)軸段4對二支點在同一軸承座內(nèi)而支點間無傳動件的情況，應(yīng)首先確定兩軸承間跨距L，一般，d為軸承所在軸段的直徑。而此軸的跨距是指軸上支反力作用點間的距離，對于深溝球軸承，力作用點在軸承寬度中點。由上述可知，。取，則軸段4的長度。2)軸段3和5軸段3和軸段5安裝軸承，軸段長度與軸承內(nèi)圈寬度相同，故。3)軸段2和6軸段2和軸段6的長度和軸承蓋的選用及大帶輪和小齒輪的定位軸肩的位置有關(guān)系。由于箱體采用整體式，故選擇凸緣式軸承端蓋（如圖2所示）。取固定軸承端蓋的螺栓的直徑為，則，取。取，箱體外部

5、傳動零件的定位軸肩到軸承端蓋間的距離K取20mm。故軸段2和軸段6的長度。 圖2 凸緣式軸承蓋4) 軸段1和7 軸段 1 和 7 分別安裝大帶輪和小齒輪，故根據(jù)大作業(yè) 3、4 可知軸段 1 ,7長度。四軸的受力分析4.1軸系部件受力分析軸系部件上的轉(zhuǎn)矩小齒輪圓周力小齒輪徑向力由于是直齒輪，故小齒輪軸向力 。由大作業(yè)3可知，大帶輪壓軸力 。4.2計算支反力在水平面上 FQL12+L2+L32+FrL32+L4+L5+L6+L72-R2HL32+L4+L52-Fad2=0R1H+R2H+Fr+FQ=0在垂直平面上FtL72+L6+L5+L4+L32-R2VL32+L4+L52=0R1V+R2V+F

6、t=0軸承1的總支承反力 軸承2的總支承反力 4.3畫彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖水平面上，軸承1所受彎矩水平面上，軸承2所受彎矩垂直面上，軸承1所受彎矩最大軸承1處合成彎矩：軸承2處合成彎矩：轉(zhuǎn)矩：圖3 軸的受力圖5 校核軸的強度由彎矩轉(zhuǎn)矩圖可知，軸承1處為危險截面。由參考文獻(xiàn)1附表10.1可知：抗彎剖面模量：抗扭剖面模量：則彎曲應(yīng)力：扭剪應(yīng)力：對于調(diào)質(zhì)45鋼，由參考文獻(xiàn)1表10.1查得：，。 由參考文獻(xiàn)1查得碳素鋼等效系數(shù)由參考文獻(xiàn)1附表10.3查得軸與滾動軸承配合應(yīng)力系數(shù), 由參考文獻(xiàn)1附圖10.1查得絕對尺寸系數(shù) 由參考文獻(xiàn)1附圖10.2查得軸磨削時表面質(zhì)量系數(shù)只考慮彎矩時的安全系數(shù)：只考慮轉(zhuǎn)矩時的

7、安全系數(shù)：安全系數(shù)：校核通過。六校核鍵連接的強度由參考文獻(xiàn)1式6.1式中：工作面的擠壓應(yīng)力，；傳遞的轉(zhuǎn)矩，；軸的直徑，；鍵的工作長度，A型，為鍵的公稱長度和鍵寬；鍵與轂槽的接觸高度，；許用擠壓應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)1表6.1，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，,取110Mpa。（1）軸段1上的鍵：校核通過。（2）軸段7上的鍵：校核通過。八校核軸承的壽命軸承受軸向力，只有徑向力，且，所以只校核軸承2即左軸承即可。8.1.計算當(dāng)量動載荷由參考文獻(xiàn)1式11.2；式中：當(dāng)量動載荷，N；軸承的徑向載荷和軸向載荷，；動載荷徑向系數(shù)和動載荷軸向系數(shù)，由。8.2.校核壽命由參考文獻(xiàn)1式11.1c式中：軸承的基本額定壽命

8、，h；軸承的預(yù)期壽命，三年三班，每年按250天計，；軸承的基本額定動載荷，由參考文獻(xiàn)2表12.1，查軸承6307，；壽命指數(shù)，對于球軸承，；溫度系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表11.9，工作溫度，；載荷系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表11.10，中等沖擊，?。?，校核通過。九軸上其他零件設(shè)計1）軸上鍵連接的設(shè)計軸和大帶輪和小齒輪的軸向連接均采用A型普通平鍵連接，為加工方便，兩處鍵連接尺寸相同，根據(jù)參考文獻(xiàn)3 表11.28，選用A型普通平鍵，為軸段1鍵 GB/T 1096-2003，軸段7鍵 GB/T 1096-20032）密封用毛氈圈毛氈圈所在軸段的直徑為30mm，查參考文獻(xiàn)3表14.4，可得毛氈圈梯形溝槽寬邊長5.5

9、mm，窄邊長4mm，窄邊直徑43mm，寬邊直徑31mm。3) 兩側(cè)軸端擋板該零件也屬于標(biāo)準(zhǔn)件。查閱參考文獻(xiàn)2表11.22，選用螺栓緊固軸端擋圈（GB/T 892-1986），B型，公稱直徑32mm。十軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計中選用整體式軸承座。按照設(shè)計方案的要求，軸承座孔中心高H=170mm。軸承座腹板壁厚，筋厚，底座凸緣厚度b=15mm。軸承座地腳螺栓直徑df=16mm,軸承蓋連接螺栓直徑d1=6mm。由參考文獻(xiàn)3表 4.2查到地腳螺栓的扳手空間C1=13mm，C2=11mm，沉頭座直徑d2=36mm。圖4 軸承端蓋結(jié)構(gòu)圖11. 軸承端蓋的設(shè)計箱內(nèi)無傳動件，故選用凸緣式軸承端蓋，工作環(huán)境室內(nèi)清潔，故用毛氈圈密封。凸緣厚，旋入端長，旋入端外徑為軸承外徑，內(nèi)徑配合軸承安裝尺寸取70mm，拔模斜度1:10